JP6016958B2 - Electromagnet device - Google Patents
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Description
この発明は、例えば遮断器等の開閉装置の操作機構に利用される電磁石装置に関するものである。 The present invention relates to an electromagnet device used for an operating mechanism of a switching device such as a circuit breaker.
従来の電磁石装置を用いた開閉装置としては、例えば、複数の鋼板を積層して構成された固定鉄心と可動鉄心からなる電磁石装置の可動鉄心に開閉装置の遮断部の可動接点が連結されており、電磁石装置の吸引力で可動接点を駆動して閉極させている。閉極完了後はラッチ機構のラッチがピンに掛かることで、閉極状態が保持される。遮断時には、遮断用電磁石を励磁しプランジャを駆動させて、ラッチ機構のラッチをピンから外す。電磁石装置の可動鉄心の可動軸は、動作時に固定鉄心と可動鉄心の対向面がずれるのを回避するため、電磁石装置を取り付ける筐体に軸受けを介して取り付けられている(例えば、特許文献1参照)。
また、閉極状態の保持機構として、ラッチ機構を用いずに永久磁石を用いる技術も知られている(例えば、特許文献2参照)。
As a conventional switchgear using an electromagnet device, for example, a movable contact of a breaking part of the switchgear is connected to a movable core of an electromagnet device composed of a fixed iron core and a movable iron core formed by laminating a plurality of steel plates. The movable contact is driven and closed by the attractive force of the electromagnet device. After completion of closing, the closing state is maintained by latching the latch mechanism on the pin. At the time of interruption, the electromagnet for interruption is excited to drive the plunger, and the latch of the latch mechanism is removed from the pin. The movable shaft of the movable iron core of the electromagnet device is attached to a housing to which the electromagnet device is attached via a bearing in order to avoid the opposing surfaces of the fixed iron core and the movable iron core during operation (see, for example, Patent Document 1). ).
Further, a technique using a permanent magnet as a holding mechanism in a closed state without using a latch mechanism is also known (see, for example, Patent Document 2).
特許文献1に示すような電磁石装置を用いた開閉装置にあっては、閉極完了後にラッチ機構のラッチがピンにかかることで閉極状態を保持しており、一方、遮断はラッチ機構のラッチをピンから外すことで行なっているが、このような動作をするラッチ機構は、部品が磨耗するため定期的な交換が必要であり、保守に時間とコストがかかるという問題点があった。
また、特許文献2のような、ラッチ機構を無くして閉極状態を永久磁石の吸引力で保持する電磁石装置では、可動鉄心の可動軸を支持する軸受けは、電磁石装置を取り付ける筐体に取り付けられており、また、軸受支持が一点であるため、固定鉄心と可動鉄心の対向面の傾きを制御するのが難しく、閉極完了時に固定鉄心と可動鉄心の傾きのばらつきにより、閉極保持のための吸引力にばらつきが生じる場合があり、これを回避するためには閉極保持状態を保持する永久磁石が大形化するという問題点があった。
In a switchgear using an electromagnet device as shown in
Moreover, in an electromagnet apparatus that maintains a closed state with the attractive force of a permanent magnet without a latch mechanism as in
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、永久磁石による閉極保持を行う電磁石装置において、可動鉄心と固定鉄心の対向面の傾きのばらつきの発生を抑制して、永久磁石の吸引力のばらつきを小さくでき、また、永久磁石の保持力調整を容易に実現でき、さらに組立調整が容易な電磁石装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in an electromagnet apparatus that holds a closed pole with a permanent magnet, it is possible to suppress the occurrence of variation in the inclination of the facing surfaces of the movable iron core and the fixed iron core. An object of the present invention is to obtain an electromagnet device that can reduce the variation in the attractive force of the permanent magnet, can easily adjust the holding force of the permanent magnet, and can be easily assembled and adjusted.
この発明に係る電磁石装置は、固定鉄心と、中央部に駆動軸が固着されて固定鉄心に対向配置され、固定鉄心から離れた後退位置と固定鉄心に接近した前進位置との間で駆動軸の軸線方向に変位可能な可動鉄心と、固定鉄心に設けられた電磁コイルと、可動鉄心を前進位置で保持する永久磁石と、固定鉄心の両側面に、軸線方向に並行に設けられて固定鉄心を支持する複数の支柱と、支柱の長手方向の可動鉄心側の一端部に設けられ、駆動軸が貫通支持された開極側プレートと、支柱の長手方向の他端部に設けられ、駆動軸が貫通支持された閉極側プレートと、を有し、可動鉄心の前進位置は固定鉄心で規制され、後退位置は開極側プレートで規制されるとともに、永久磁石の近傍に永久磁石の保持力を調整する保持力調整部材を配置し、保持力調整部材は、磁性体から成り、永久磁石の磁束の経路の幅を変更することで保持力を調整するように構成したものである。 In the electromagnet device according to the present invention, the drive shaft is fixed between the fixed iron core, the drive shaft is fixed to the central portion, and is disposed opposite to the fixed iron core. A movable iron core that can be displaced in the axial direction, an electromagnetic coil provided in the fixed iron core, a permanent magnet that holds the movable iron core in the forward position, and a fixed iron core that is provided in parallel in the axial direction on both sides of the fixed iron core. A plurality of supporting columns, an opening-side plate that is provided at one end of the supporting column in the longitudinal direction of the supporting column and through which the driving shaft is supported, and a driving shaft that is provided at the other end of the supporting column in the longitudinal direction. A closed-side plate that is supported through, the forward position of the movable core is regulated by the fixed core, the backward position is regulated by the open-side plate, and the holding force of the permanent magnet is set near the permanent magnet. the holding force adjustment member for adjusting arranged, coercive Force adjusting member is made of a magnetic material, which is constituted so as to adjust the holding force by changing the width of the magnetic flux path of the permanent magnet.
この発明の電磁石装置によれば、固定鉄心の両側面に、軸線方向に並行に設けられて固定鉄心を支持する複数の支柱と、支柱の長手方向の可動鉄心側の一端部に設けられ、駆動軸が貫通支持された開極側プレートと、支柱の長手方向の他端部に設けられ、駆動軸が貫通支持された閉極側プレートと、を有し、可動鉄心の前進位置は固定鉄心で規制され、後退位置は開極側プレートで規制されるように構成したので、両プレートに支持された可動鉄心の駆動軸が閉極側プレートと開極側プレートで確実に規制され、固定鉄心と可動鉄心の間に生じる傾きを防止することができるため、可動鉄心が前進位置にあるときに発生する固定鉄心と可動鉄心の間の隙間の発生を防止できる。したがって、永久磁石で発生している保持力が安定するので、所定の保持力を発生するために必要となる永久磁石,固定鉄心,及び可動鉄心の体積を削減することが可能となり、電磁石装置の小形化、低コスト化を図ることができる。
さらに、永久磁石の近傍に永久磁石の保持力を調整する保持力調整部材が配置され、保持力調整部材は、磁性体から成り、永久磁石の磁束の経路の幅を変更することで保持力を調整するようにしているので、電磁石装置の保持力調整を容易に実現でき、操作対象の開閉器の定格に適応した保持力を有する電磁石装置を容易に提供できる。
According to the electromagnet device of the present invention, on both side surfaces of the fixed iron core, a plurality of support columns provided in parallel in the axial direction and supporting the fixed iron core, and one end portion on the movable iron core side in the longitudinal direction of the support columns are driven. An opening side plate with a shaft through-supported and a closing side plate with a drive shaft through-supported provided at the other end in the longitudinal direction of the column, and the movable core is advanced by a fixed core Because it is regulated and the retreat position is regulated by the opening side plate, the drive shaft of the movable core supported by both plates is reliably regulated by the closing side plate and the opening side plate, Since the tilt occurring between the movable iron cores can be prevented, the generation of a gap between the fixed iron core and the movable iron core that occurs when the movable iron core is in the forward movement position can be prevented. Accordingly, since the holding force generated in the permanent magnet is stabilized, it becomes possible to reduce the volumes of the permanent magnet, the fixed iron core, and the movable iron core that are required to generate the predetermined holding force. Miniaturization and cost reduction can be achieved.
Further, a holding force adjusting member for adjusting the holding force of the permanent magnet is disposed in the vicinity of the permanent magnet . The holding force adjusting member is made of a magnetic material, and the holding force can be increased by changing the width of the magnetic flux path of the permanent magnet. Since the adjustment is made, the holding force of the electromagnet device can be easily adjusted, and an electromagnet device having a holding force adapted to the rating of the switch to be operated can be easily provided.
基礎となる実施の形態
図1は、この発明の基礎となる電磁石装置を用いた開閉装置を示す正面断面図で、開閉器の接点が開いた開極状態を示しており、図2は、図1の開閉装置の開閉器の接点が閉じた閉極状態を示す正面断面図である。また、図3は、電磁石装置部の正面図、図4はその側面図である。なお、開閉器本体部として、真空バルブを用いた真空遮断器を例に説明するが、これに限定するものではなく断路器や接地開閉器等にも適用できる。
先ず、図1,2により、電磁石装置を用いた開閉装置の全体構成から説明する。
FIG. 1 is a front sectional view showing a switchgear using an electromagnet device as a basis of the present invention, showing an open state in which a contact of a switch is opened, and FIG. It is front sectional drawing which shows the closing state with which the contact of the switch of 1 switchgear was closed. FIG. 3 is a front view of the electromagnet device, and FIG. 4 is a side view thereof. In addition, although the vacuum circuit breaker using a vacuum valve is demonstrated to an example as a switch main body part, it is not limited to this, It can apply also to a disconnecting switch, a grounding switch, etc.
First, referring to FIGS. 1 and 2, the overall configuration of an opening / closing device using an electromagnet device will be described.
開閉装置は、固定接点1と可動接点2を有する真空バルブ3と、真空バルブ3の可動接点2を固定接点1に接離する方向へ変位させる電磁石装置4と、真空バルブ3と電磁石装置4とを連結する連結装置5と、可動接点2を固定接点1から離れる方向へ付勢する付勢体である開極ばね6とを有している。
The switchgear includes a
真空バルブ3は、絶縁容器3a内に固定接点1と可動接点2が収容され、可動接点2に固着された可動電極棒3bの一端が絶縁容器3aから外部に導出され、連結装置5を介して電磁石装置4の可動側に連結されている。これにより、可動接点2が真空バルブ3の軸線方向へ移動し変位する。可動接点2が固定接点1に接することにより閉極となり、離れることにより開極となる。真空バルブ3内は、両接点1,2間の消弧能力の向上のために真空に保たれている。
In the
電磁石装置4は、固定鉄心7と、それに対向配置された可動鉄心8と、可動鉄心8の中央部を貫通して設けられ可動鉄心8に固定された駆動軸9と、固定鉄心7に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル10と、固定鉄心7側に設けられた永久磁石11と、固定鉄心7を固定する支柱12と、支柱12の両端に配置した開極側プレート13及び閉極側プレート14とを有している。可動鉄心8は、固定鉄心7に対して駆動軸9の軸線方向(図1中の太矢印方向、以下単に軸線方向と称す)へ駆動されて変位可能となっている。
更に、駆動軸9が開極側プレート13及び閉極側プレート14を貫通する部分には、駆動軸9の軸受15a,15bが、それぞれ固定されている。
The electromagnet device 4 is provided on the fixed
Furthermore,
また、開極側プレート13より外側に突出した駆動軸9の先端側には、ばね受け16が固着されており、開極側プレート13とばね受け16との間の駆動軸9の軸部に、先に説明した開極ばね6(付勢体)が挿入されている。開極ばね6は、例えば圧縮されたコイルばねであり、開極側プレート13とばね受け16との間で軸線方向に弾性反発力を発生している。
Further, a
電磁石装置4の構成を図3及び図4も参照して更に詳しく説明する。
固定鉄心7及び可動鉄心8は、薄板を積層して構成されている。図1に示すように、固定鉄心7の形状は、軸線方向に対して直交方向に延びる横鉄心部7aと、横鉄心部7aの両端部から軸線方向に延びる縦鉄心部7bと、縦鉄心部7bから軸線に向かって延びる永久磁石固定部7cとを有しており、横鉄心部7aの中央には、駆動軸9が隙間を有して貫通可能な開口穴7dが形成されている(図5参照)。
固定鉄心7の縦鉄心部7bは、その板面の両側、すなわち積層方向の両面から支柱12で挟まれて支柱12に締め付けて固定されている。詳細は後述するが、縦鉄心部7bには支柱12に高精度で位置決めされたピン穴が加工されており、ピン17で固定され、更に、積層方向へ通された複数のボルト穴にボルト18を挿通し、ナット(図示せず)によって締結されて支柱12と一体となっている。
The configuration of the electromagnet device 4 will be described in more detail with reference to FIGS.
The fixed
The vertical
一方、可動鉄心8は、軸線方向に沿って配置された基幹部8aと、基幹部8aの側面から軸線方向と直交する方向へ向けて互いに反対方向へ突出する一対の分岐部8bとを有している。積層方向へ通された複数のボルト18と、各ボルト18に螺合されたナット(図示せず)とによって締結されることにより、中心部に挿通された駆動軸9とも一体となっている。そして、固定鉄心7から離れて開極側プレート13に接した後退位置(図1参照)と、固定鉄心7に当接した前進位置(図2参照)との間を変位可能になっている。
なお、固定鉄心7、可動鉄心8の材料としては、透磁率の高い磁性材料であればよく、例えば鋼材、電磁軟鉄、珪素鋼、フェライト及びパーマロイ等が挙げられる。
また、駆動軸9の材料としては、透磁率の低い材料(低磁性材料)、例えばステンレス等が用いられている。
On the other hand, the
The material of the fixed
Further, as the material of the
永久磁石11は、図1に示すように、固定鉄心7の永久磁石固定部7cに、可動鉄心8の分岐部8bの閉極側の面に対向するように配置されている。そして、永久磁石11は、N極及びS極(一対の磁極)を有しており、一方の磁極は、永久磁石固定部7cに対向しており、他方の磁極は、可動鉄心8の分岐部8bの閉極側に対向している。この永久磁石11は、可動鉄心8を前進位置に保持する保持用磁束を発生するものである。なお、永久磁石11の固定は、例えば、コの字状に折り曲げて形成した取付部材(図示せず)を永久磁石11の上面から被せ、それを永久磁石固定部7cの積層方向にボルトで締め付けて固定すればよい。
As shown in FIG. 1, the
また、電磁コイル10は、可動鉄心8の基幹部8aと固定鉄心7の縦鉄心部7bとの間を通るように配置されている。本実施の形態の例では、電磁コイル10は、軸線方向への投影面内において、基幹部8aを囲んでいる。これにより、電磁コイル10は、通電されると、固定鉄心7及び可動鉄心8を通る磁束を発生する。また、電磁コイル10が発生する磁束の方向は、電磁コイル10への通電方向の切替えで反転可能になっている。
Further, the
次に、電磁石装置4と真空バルブ3との連結部を図1により説明する。
電磁石装置4は、板状の支持部材19に取付支柱20を介して支持されている。通常、真空バルブ3は、周辺部の絶縁耐圧を確保するための絶縁ガス(例えばSF6ガス、ドライエアなど)を封じた容器(図示せず)に収容されている。このため、上記の支持部材19は、例えば、その容器の蓋体であり、この蓋体からなる支持部材19に取付支柱20を立設し、取付支柱20に電磁石装置4の閉極側プレート14がボルト締め等で固定されている。但し、支持部材19はこれに限定するものではなく、例えば配電盤の支持板であっても良い。
Next, a connecting portion between the electromagnet device 4 and the
The electromagnet device 4 is supported on a plate-
真空バルブ3の可動接点2に固定された可動電極棒3bと電磁石装置4の駆動軸9とを連結する連結装置5は、可動電極棒3bに連結された絶縁ロッド21と、その絶縁ロッド21に連結した連結ロッド21aと、連結ロッド21aと駆動軸9との間に介在させた接圧装置22と、連結ロッド21aが支持部材19を貫通する部分おいて、ガス容器の一部である支持部材19に対して連結ロッド21aが気密を保って移動可能なように、連結ロッド21aと支持部材19を繋いで設けられたベローズ23と、を有している。なお、ベローズ23は、支持部材19の構成によっては、不要の場合もある。
The connecting
接圧装置22は、連結ロッド21aの端部に固定されたばね枠24と、駆動軸9の先端部に固定され、ばね枠24内に配置された外れ止め板25と、ばね枠24と外れ止め板25との間に圧縮した状態で挿入された接圧ばね26とを有している。接圧ばね26は、駆動軸9を絶縁ロッド21から離れる方向へ付勢している。駆動軸9は、外れ止め板25と共に、軸線方向へ変位可能になっており、その変位は、外れ止め板25のばね枠24に対する係合により規制されている。
なお、図1,図2では、電磁石装置4の軸線と、真空バルブの軸線とを一直線に合わせたものを示しているが、連結装置5部にレバー等を介在させて方向を変換した構成でも良い。
The
1 and 2, the axis line of the electromagnet device 4 and the axis line of the vacuum valve are shown in a straight line, but the direction may be changed by interposing a lever or the like in the connecting
この発明の基礎となる実施の形態においては、固定鉄心7及び可動鉄心8部の支持構成に特徴を有するので、その部分の構成を更に詳しく説明する。
固定鉄心7の縦鉄心部7bは、先に説明したように、その両面から支柱12で挟まれて支柱12に締め付けて固定されている。この固定は、縦鉄心部7bと支柱12に高精度で位置決めされたピン穴が加工されており、ピン17で固定することで、固定鉄心7と支柱12の位置関係は高精度に維持され、更に、積層方向へ通された複数のボルト穴にボルト18を挿通し、ナット(図示せず)によって締結されている。
The embodiment which is the basis of the present invention has a feature in the support structure of the fixed
As described above, the vertical
ここで、固定鉄心の積層方向の組立について、図5及び図6を用いて説明する。図5(a)は、電磁石装置4において、固定鉄心7と支柱12を組み合わせた状態を、図1のV−Vから見た断面図であり、図5(b)は、図5(a)に組み合わされる閉極側プレート14の平面図である。また、図5(c)は、図5(a)と図5(b)とを組み合わせた状態をV−Vから見た平面断面図である。いずれもボルト類は図示していない。
Here, the assembly of the fixed iron cores in the stacking direction will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5A is a cross-sectional view of the electromagnet device 4 in which the fixed
図5(a)において、支柱12の長手方向の両端部には、閉極側プレート14及び開極側プレート13の取付用のねじ穴12aが加工されている。また、固定鉄心7には、先に説明したように、駆動軸9が移動自在に通過する開口穴7dが形成されている。
一方、図5(b)に示すように、閉極側プレート14には、中央部に駆動軸9の軸受け15bが取り付けられる軸受取付穴14aと、周辺部に支柱12を取り付けるための複数の(ここでは4個の)支柱取付穴が形成されている。
支柱取付穴のうち、固定鉄心7の積層方向の一方の面に取り付けられる支柱12の支柱取付穴14bは、軸受取付穴14aを基準に所定の寸法で位置決めされて高精度に加工されて形成されている。これに対し、他方の面に取り付けられる支柱12の支柱取付穴14cは、固定鉄心7の積層方向の厚みの寸法公差内で取付位置が変動しても取付可能な大きさに形成されている。
なお、開極側プレート13と支柱12の関係も同様の構成となっている。
In FIG. 5A, screw holes 12 a for attaching the closing
On the other hand, as shown in FIG. 5 (b), the closing
Of the support mounting holes, a
In addition, the relationship between the opening
したがって、図5(c)のように組み合わされた状態では、固定鉄心7と支柱12とは、固定鉄心7の積層方向の一方の面(図中のA面)側の支柱12が、図5(b)に示した閉極側プレート14の支柱取付穴14bで精度良く位置決めされて組み付けられている。また、積層方向の他方の面(図中のB面)側の支柱12は、支柱取付穴14cが固定鉄心7の薄板の積層方向の寸法公差を考慮して裕度をもった大きさに加工されているため、積層方向の厚さがばらついても寸法公差内であればそのまま固定が可能となっている。
これにより、組立時の積層方向の薄板の板厚のばらつきによって固定鉄心7,可動鉄心8の寸法が変化した場合でも精度良く組み付けられる。
Therefore, in the combined state as shown in FIG. 5C, the fixed
Thereby, even when the dimensions of the fixed
また、軸受取付穴14aと支柱取付穴14bも所定の精度で加工されているので、固定鉄心7に対し軸受15a,15bは高精度に位置決めされた関係を持って組み立てられることになる。
固定鉄心7の開口穴7dは、閉極側プレート14の軸受取付穴14aに対して裕度をもった大きさで開口しているため、駆動軸9が開口穴7dと干渉することはない。
更に、支柱12は機械加工によって両端の加工面とねじ穴12a及び側面のピン穴とボルト穴の位置を高精度に加工できるため、支柱12の両端に開極側プレート13及び閉極側プレート14を精度良く配置できる。
Further, since the
Since the
Furthermore, since the
図6は、固定鉄心7,可動鉄心8,永久磁石11が、開極側プレート13と閉極側プレート14と支柱12に組み合わせて組み立てられた状態の側面図である。ボルト類の図示は省略している。
図示のように、固定鉄心7と可動鉄心8は積層方向に対して中心が合っていない場合でも、所定の公差内であれば上述のように電磁石装置を精度良く組み立てることができる。
ここで、固定鉄心7と可動鉄心8の積層方向の幅寸法は、同方向に見た永久磁石11の幅より大きくしている。そして、積層方向の幅寸法は、大きい順に、固定鉄心7、可動鉄心8、永久磁石11としている。
これにより、永久磁石11と固定鉄心7と可動鉄心8の間に積層方向の位置ずれが発生した場合においても、図6に示すとおり、永久磁石11の固定鉄心7側の面および可動鉄心8側の面それぞれが全面で対向できるようになっており、永久磁石11で発生する磁束が効率よく固定鉄心7と可動鉄心8を通過できるようになっている。
FIG. 6 is a side view showing a state in which the fixed
As shown in the drawing, even when the center of the fixed
Here, the width dimension in the stacking direction of the fixed
As a result, even when a displacement in the stacking direction occurs between the
次に、開閉装置の動作について説明する。
図1に示すように、可動接点2が固定接点1から離れた開極状態にあるときは、可動鉄心8は開極ばね6の付勢力で後退位置にある。電磁コイル10へ通電されると、可動鉄心8が固定鉄心7に吸引され、開極ばね6の荷重に逆らって、後退位置から前進位置に向かって変位する。これにより、可動接点2は、固定接点1に向かって移動する。
この後、可動接点2が固定接点1に接すると、可動接点2の移動は停止する。しかし、可動鉄心8は、さらに変位して基幹部8aが固定鉄心7の横鉄心部7aに当接し、前進位置に達する。これにより、接圧ばね26が縮められ、可動接点2が固定接点1に所定の押圧力で押し付けられて閉極動作が完了し、図2に示すような状態となる。
Next, the operation of the switchgear will be described.
As shown in FIG. 1, when the
Thereafter, when the
可動鉄心8が前進位置に達すると、永久磁石11の保持用磁束によって可動鉄心8が吸引保持されて前進位置が保持される。
可動鉄心8の前進位置の保持を解除するときには、閉極動作時と逆方向へ電磁コイル10への通電が行われる。これにより可動鉄心8と固定鉄心7の間の吸引力が低下し、開極ばね6及び接圧ばね26の各荷重によって、可動鉄心8は後退位置へ移動する。変位の初期段階では、可動接点2は、固定接点1に押し付けられたままとなっている。
この後、可動鉄心8の後退位置に向かう変位が進むと、外れ止め板25がばね枠24に係合される。これにより、可動接点2は固定接点1から離れる方向に変位する。可動鉄心8が更に変位して開極側プレート13に当接して密着し、後退位置に達すると、開極動作が完了し、図1に示す状態となる。
When the
When the holding of the forward position of the
Thereafter, when the displacement toward the retracted position of the
なお、永久磁石の形状と取付は、上記で説明した以外に、例えば、図7,図8のような構成でも良い。図7は正面図であり、図8は図7の要部の斜視図である。図7及び図8に示す永久磁石27は、固定鉄心7に取り付けられた渡り鉄心28の、可動鉄心8に対向する面に固定されている。すなわち、永久磁石27は、図で渡り鉄心28の裏側に固定されており、その渡り鉄心28の両端側が、固定鉄心7の永久磁石固定部7cにボルト締め等で固定されている。このような構成でも、電磁石装置は図1に示した電磁石装置と同様の効果を実現できる。
The shape and attachment of the permanent magnets may be configured as shown in FIGS. 7 and 8, for example, other than those described above. 7 is a front view, and FIG. 8 is a perspective view of the main part of FIG. The
次に、上述のような電磁石装置の構成における別の作用効果について説明する。
開閉装置の定格電圧によって、真空バルブ3の開極時の可動接点2と固定接点1の間の距離が異なる。一般的に、定格電圧が低くなれば接点間距離が短くなる。可動接点の操作力も小さくて済むことになる。
このような電磁石装置4であれば、支柱12の長さを短くするだけで、可動鉄心8の変位量、すなわち可動鉄心8の前進位置から後退位置までの距離を容易に短縮できる。また、可動鉄心8及び固定鉄心7の積層枚数を少なくするだけで、電磁石装置4で発生する操作力を小さくできる。各鉄心を構成する薄板の形状は同じでよいので、容易に電磁力の調整が可能である。
Next, another effect in the structure of the above electromagnet apparatus is demonstrated.
The distance between the
With such an electromagnet device 4, the displacement amount of the
電磁石装置4の固定鉄心7および可動鉄心8を構成する薄板の製作を、プレス加工により製作する場合、プレス用の金型を用意する必要があるが、金型製作には初期投資が必要となる。金型を開閉装置の使用電圧に応じて個々に準備することは、それぞれの金型に対して初期投資が必要となり非効率的である。このような構成を採用することで、固定鉄心および可動鉄心を構成する薄板の形状は、開閉装置の定格電圧にかかわらず一定にできる。このように、積層枚数の変更と支柱の長さの変更で、各定格電圧に容易に対応できるので、電磁石装置の製作において、初期投資額を低減でき、さらに量産効果によるコスト低減が可能となる。
When manufacturing the thin plates constituting the fixed
以上のように、この発明の基礎となる実施の形態の電磁石装置によれば、固定鉄心と、中央部に駆動軸が固着されて固定鉄心に対向配置され、固定鉄心から離れた後退位置と固定鉄心に接近した前進位置との間で駆動軸の軸線方向に変位可能な可動鉄心と、固定鉄心に設けられた電磁コイルと、可動鉄心を前進位置で保持する永久磁石と、固定鉄心の両側面に、軸線方向に並行に設けられて固定鉄心を支持する複数の支柱と、支柱の長手方向の可動鉄心側の一端部に設けられ、駆動軸が貫通支持された開極側プレートと、支柱の長手方向の他端部に設けられ、駆動軸が貫通支持された閉極側プレートと、を有し、可動鉄心の前進位置は固定鉄心で規制され、後退位置は開極側プレートで規制されるように構成したので、両プレートに支持された可動鉄心の駆動軸が閉極側プレートと開極側プレートで確実に規制され、固定鉄心と可動鉄心の間に生じる傾きを防止することができるため、可動鉄心が前進位置にあるときに発生する固定鉄心と可動鉄心の間の隙間の発生を防止できる。したがって、永久磁石で発生している保持力が安定するので、所定の保持力を発生するために必要となる永久磁石,固定鉄心,及び可動鉄心の体積を削減することが可能となり、電磁石装置の小形化、低コスト化を図ることができる。 As described above, according to the electromagnet device of the embodiment as the basis of the present invention, the fixed iron core, the drive shaft is fixed to the central portion, and is disposed to face the fixed iron core, and the retracted position and the fixed position away from the fixed iron core are fixed. A movable core that can be displaced in the axial direction of the drive shaft between the forward position approaching the iron core, an electromagnetic coil provided on the fixed core, a permanent magnet that holds the movable core in the forward position, and both side surfaces of the fixed core In addition, a plurality of columns provided in parallel in the axial direction to support the fixed iron core, an opening side plate provided at one end of the movable core in the longitudinal direction of the column and having a driving shaft penetrating and supported, A closed side plate that is provided at the other end in the longitudinal direction and through which the drive shaft is supported. The forward position of the movable core is regulated by the fixed core, and the backward position is regulated by the open side plate. So that it is supported by both plates. Occurs when the movable iron core is in the forward position because the drive shaft of the movable iron core is reliably regulated by the closing side plate and the opening side plate, and the tilt between the fixed iron core and the movable iron core can be prevented. Generation of a gap between the fixed iron core and the movable iron core can be prevented. Accordingly, since the holding force generated in the permanent magnet is stabilized, it becomes possible to reduce the volumes of the permanent magnet, the fixed iron core, and the movable iron core that are required to generate the predetermined holding force. Miniaturization and cost reduction can be achieved.
また、開極側プレート及び閉極側プレートは、貫通する駆動軸の軸受が取り付けられる軸受取付穴と支柱が取り付けられる支柱取付穴とを有し、固定鉄心は薄板を積層して構成され、固定鉄心を支持する複数の支柱のうち、固定鉄心の積層方向の一方の面に取り付けられる支柱の支柱取付穴は、軸受取付穴を基準に所定の寸法で位置決めされて形成され、他方の面に取り付けられる支柱の支柱取付穴は、固定鉄心の積層方向の厚みの寸法公差内で取付位置が変動しても取付可能な大きさに形成されているので、固定鉄心および可動鉄心の薄板の寸法公差による厚み寸法にばらつきがあっても、積層枚数調整・位置調整作業の工程が不要となり、組立が容易となる。 Moreover, the opening side plate and the closing side plate have a bearing mounting hole to which the bearing of the drive shaft that penetrates and a column mounting hole to which the column is mounted, and the fixed iron core is configured by stacking thin plates and fixed. Of the multiple pillars that support the iron core, the pillar mounting hole of the pillar that is attached to one surface in the stacking direction of the fixed iron core is formed with a predetermined dimension based on the bearing mounting hole, and is attached to the other surface The support post mounting hole is formed to a size that can be attached even if the mounting position varies within the dimensional tolerance of the thickness of the fixed core in the stacking direction. Even if the thickness dimension varies, the process of adjusting the number of stacked sheets and adjusting the position are not necessary, and assembly is facilitated.
また、固定鉄心と可動鉄心と永久磁石のそれぞれの、積層方向と同方向の幅寸法は、永久磁石,可動鉄心,固定鉄心の順に大きく形成されているので、永久磁石で発生する磁束が効率よく固定鉄心と可動鉄心を通過するため、永久磁石が発生する保持力を高効率で利用できる。 The width of each of the fixed iron core, movable iron core, and permanent magnet in the same direction as the stacking direction is formed in the order of permanent magnet, movable iron core, and fixed iron core. Since it passes through the fixed iron core and the movable iron core, the holding force generated by the permanent magnet can be used with high efficiency.
更に、上述のような電磁石装置を用いた開閉装置によれば、固定接点及びこの固定接点に接離可能な可動接点を有する開閉器本体部と、開閉器本体部の可動接点に連結装置を介して連結され、可動接点を固定接点に接離させる電磁石装置と、可動接点が固定接点から離れる方向へ電磁石装置の可動鉄心を付勢する付勢体と、を有する開閉装置において、電磁石装置は、段落[0032]に記載の電磁石装置が用いられているので、電磁石装置の可動鉄心と固定鉄心の対向面の傾きのばらつきの発生を抑制して、永久磁石の吸引力のばらつきを小さくできるため、開閉動作のばらつきが抑制でき動作特性の優れた開閉装置を得ることができる。 Further, according to the switchgear using the electromagnet device as described above, the switch body having a fixed contact and a movable contact that can be moved to and away from the fixed contact, and the movable contact of the switch body via the coupling device. And an urging member that urges the movable iron core of the electromagnet device in a direction in which the movable contact moves away from the fixed contact. Since the electromagnet device described in Paragraph [0032] is used, it is possible to reduce the variation in the attractive force of the permanent magnet by suppressing the occurrence of the variation in the inclination of the opposed surfaces of the movable iron core and the stationary iron core of the electromagnet device. It is possible to obtain an opening / closing device that can suppress variations in opening / closing operations and has excellent operating characteristics.
実施の形態1.
図9は、この発明の実施の形態1による電磁石装置の正面断面図であり、図10はその側面図である。また、図11は、図9の要部斜視図である。電磁石装置を用いた開閉装置の構成は、図1、図2と同様なので図示及び説明は省略し、以下では、相違点を中心に説明する。
電磁石装置は定格によって、永久磁石で発生する吸引保持力の調整を固定鉄心部で行う場合がある。初期投資を抑制するために、固定鉄心については、上述したように、複数定格において固定鉄心を構成する薄板の形状を統一することが望ましい。
薄板形状を統一した状態で、吸引保持力の調整を行う構成として、例えば、固定鉄心に直接、定格に応じた大きさの磁性部材を取り付ける方法がある。しかしながら、積層した固定鉄心の一部に磁性部材を取り付ける構成では、固定鉄心の薄板に取付穴を設けて固定する等の措置が必要となり、固定方法が煩雑になるという問題があった。
FIG. 9 is a front sectional view of the electromagnet device according to
Depending on the rating of the electromagnet device, there is a case where the holding force generated by the permanent magnet is adjusted at the fixed iron core. In order to suppress initial investment, as for the fixed iron core, as described above, it is desirable to unify the shapes of the thin plates constituting the fixed iron core in a plurality of ratings.
As a configuration for adjusting the suction holding force in a state where the thin plate shape is unified, for example, there is a method of attaching a magnetic member having a size corresponding to the rating directly to the fixed iron core. However, in the configuration in which the magnetic member is attached to a part of the laminated fixed iron core, there is a problem that a fixing method is complicated because measures such as providing an attachment hole in the thin plate of the fixed iron core are necessary.
そこで、本実施の形態の電磁石装置では、図9〜11に示すように、固定鉄心7の永久磁石固定部7cと可動鉄心8の分岐部8bの間の支柱12に近い側において、固定鉄心7に磁性体からなる保持力調整部材29を配置したものである。保持力調整部材29は支持部材30にボルト31やピン32などによって取り付けられており、支持部材30の両端を支柱12にボルト33で固定している。図11の斜視図では、保持力調整部材29の形状が分かりやすいように、支持部材30は省略している。
Therefore, in the electromagnet device according to the present embodiment, as shown in FIGS. 9 to 11, the fixed
ここで、図12により、保持力調整部材29の作用について説明する。
図12(a)は、保持力調整部材29周辺部の拡大図であり、図12(b)は同じ部分の保持力調整部材29が無い場合を比較例として示したものである。
図12(a)において、永久磁石11から出た磁束は、図中に破線で示すような経路を通る。この時、保持力調整部材29が有る場合には、保持力調整部材29が磁性体のため、その分だけ磁束の経路の幅d1が大きくなる。一方、図12(b)に示すように、保持力調整部材29が無い場合には、磁束の経路がd2の幅となり、図12(a)に示すd1より狭くなっている。
Here, the operation of the holding
FIG. 12A is an enlarged view of the periphery of the holding
In FIG. 12A, the magnetic flux emitted from the
なお、永久磁石の磁力により発生する荷重Fは、B2・S(B:磁束密度、S:磁束が通過する面積)、すなわち、磁束密度の二乗と磁束が通過する面積の積に比例する。本実施の形態においては、保持力調整部材29を設置する部位において、磁束を通過する経路の幅がd1,d2ともに飽和磁束の領域で使用している。飽和磁束の領域では磁束密度Bの値がほとんど変化しないため、磁束が通過する面積S(d1,d2の幅)に概ね比例して荷重F(保持力)が変化する。本実施の形態では、d1>d2となり保持力調整部材29を取り付けることで保持力が強くなる。
但し、設計条件が異なる場合は、別の現象が発生する。磁束を通過する経路の幅が、磁束が非飽和の領域で使用している場合、永久磁石で発生する磁束φは略一定であり、φ=B・S(B:磁束密度、S:磁束が通過する面積)となる。永久磁石の磁力によって発生する荷重Fは、B2・SのBをφで置き換えると、φ2/Sとなる。すなわち、磁束が通過する面積が増加すると荷重Fが減少し保持力が弱くなることになる。
以上のように、設計条件によって、保持力調整部材29の効果が変わる。
The load F generated by the magnetic force of the permanent magnet is proportional to B 2 · S (B: magnetic flux density, S: area through which the magnetic flux passes), that is, the product of the square of the magnetic flux density and the area through which the magnetic flux passes. In the present embodiment, at the part where the holding
However, when the design conditions are different, another phenomenon occurs. When the width of the path through which the magnetic flux passes is used in a region where the magnetic flux is not saturated, the magnetic flux φ generated by the permanent magnet is substantially constant, and φ = B · S (B: magnetic flux density, S: magnetic flux is Passing area). The load F generated by the magnetic force of the permanent magnet becomes φ 2 / S when B of B 2 · S is replaced with φ. That is, when the area through which the magnetic flux passes increases, the load F decreases and the holding force becomes weak.
As described above, the effect of the holding
このように、本発明の構成では、保持力調整部材29を取り付けることによって、容易に磁束の経路の幅を調整することができ、電磁石装置4の保持力調整を容易に実現できる。
また、形状の違う保持力調整部材を複数個用意しておき形状を変化させることで、保持力の微調整が容易に可能となる。
Thus, in the configuration of the present invention, by attaching the holding
Further, by preparing a plurality of holding force adjusting members having different shapes and changing the shape, fine adjustment of the holding force can be easily performed.
以上のように、この発明の実施の形態1の電磁石装置によれば、永久磁石の近傍に永久磁石の保持力を調整する保持力調整部材が配置されているので、電磁石装置の保持力調整を容易に実現でき、操作対象の開閉器の定格に適応した保持力を有する電磁石装置を容易に提供できる。
As described above, according to the electromagnet device of
実施の形態2.
図13は、この発明の実施の形態2である電磁石装置の側面図である。電磁石装置を用いた開閉装置の構成は、図1、図2と同様である。なお、実施の形態1と同等部分は、説明を省略し、以下では相違点部分を中心に説明する。
開閉装置の操作装置には、定期点検時等において、閉極防止手段や開極防止手段が必要となる。そこで、この実施の形態2の電磁石装置は、その防止手段を備えたものである。
FIG. 13 is a side view of an electromagnet device according to
The operation device of the switchgear requires a closing prevention means and an opening prevention means at the time of periodic inspection. Therefore, the electromagnet device according to the second embodiment includes the prevention means.
図13において、この電磁石装置には、閉極防止手段として閉極防止ピン34aを備えた構成である。図において、可動鉄心8は開極位置にある。可動鉄心8の分岐部8bに対して閉極側の位置に閉極防止ピン34aを配置できるように、支柱12にピン穴を形成している。定期点検等において、可動鉄心8を開極位置に保持してロックしておく場合、閉極防止ピン34aを、可動鉄心8の積層方向に、2本の支柱12を貫通させて手動で差し込むだけで閉極防止ができるため、閉極防止ピン34a以外に閉極防止のための構造体を特別に準備する必要がなく、閉極防止構造を低コストで実現できる。
In FIG. 13, the electromagnet apparatus is provided with a
図14は、図13の変形例であり、基本的に図13と同じ構成であるが、上記の閉極防止手段の閉極防止ピン34aの位置を調整して、開極防止手段の開極防止ピン34bとした例を示す側面図である。ピン自身の形状は閉極防止ピン34aと同じである。ここでは可動鉄心8は閉極位置にあり、この位置で可動鉄心8の分岐部8bの上面が開極防止ピン34bに当接するように、支柱12にピン穴を形成することで、開極を防止するようにしたものである。
FIG. 14 is a modification of FIG. 13 and basically has the same configuration as that of FIG. 13, but the position of the
図15は、別の開極防止手段の例であり、開極防止手段として開極防止ピン35を備えた構成である。図において、可動鉄心8は閉極位置にある。可動鉄心8の開極方向への移動を防止するために、開極側プレート13にねじ穴を設けておき、開極防止ピン35を開極側プレート13に手動でねじ込み、可動鉄心8の開極側の面を抑える構造としたものである。このような構造とすることで、開極防止ピン35のほかに開極防止のための構造体を特別に準備する必要がなく、開極防止構造を低コストで実現できる。
FIG. 15 shows another example of the opening prevention means, which is configured to include the
また、電磁石装置を用いた開閉装置において、接点部の開閉を識別するための補助接点や、接点部の開閉を表示するための入切表示や、開閉動作回数を表示する計数器等を備える必要があるが、これらの機器は開閉器の電磁石装置に取り付けると組立時の部品の取り回しが容易になるという利点がある。 In addition, in an opening / closing device using an electromagnet device, it is necessary to provide an auxiliary contact for identifying the opening / closing of the contact portion, an on / off display for displaying the opening / closing of the contact portion, a counter for displaying the number of opening / closing operations, etc. However, when these devices are attached to an electromagnetic device of a switch, there is an advantage that the parts can be easily handled at the time of assembly.
図16は、この発明の実施の形態2である電磁石装置において、開極側プレート13に補助接点36を取り付けた構造である。開極ばね6のばね受け16側に連結機構37を取り付け、可動鉄心8の位置が前進位置と後退位置で入れ替われば、補助接点36が切り替わるようになっている。上記で説明した閉極防止ピン34aや、開極防止ピン34b又は35の図示は省略しているが、同様に構成できる。このような電磁石装置4にあっては、開閉装置の操作部である電磁石装置4に容易に取り付けることで可能なため、操作装置として電磁石装置をユニット化して組み立てておくことができ、生産ラインの効率化を図ることができる。
FIG. 16 shows a structure in which an
1:固定接点、 2:可動接点、 3:真空バルブ(開閉器本体部)、
3a:絶縁容器、 3b:可動電極棒、 4:電磁石装置、 5:連結装置、
6:開極ばね(付勢体)、 7:固定鉄心、 7a:横鉄心部、
7b:縦鉄心部、 7c:永久磁石固定部、 7d:開口穴、 8:可動鉄心、
8a:基幹部、 8b:分岐部、 9:駆動軸、 10:電磁コイル、
11,27:永久磁石、 12:支柱、 12a:ねじ穴、
13:開極側プレート、 14:閉極側プレート、 14a:軸受取付穴、
14b,14c:支柱取付穴、 15a,15b:軸受け、 16:ばね受け、
17,32:ピン、 18,31,33:ボルト、 19:支持部材、
20:取付支柱、 21:絶縁ロッド、 21a:連結ロッド、
22:接圧装置、 23:ベローズ、 24:ばね枠、
25:外れ止め板、 26:接圧ばね、 28:渡り鉄心、
29:保持力調整部材、 30:支持部材、 34a:閉極防止ピン、
34b,35:開極防止ピン、 36:補助接点、 37:連結機構
1: fixed contact, 2: movable contact, 3: vacuum valve (switch body),
3a: insulation container, 3b: movable electrode rod, 4: electromagnet device, 5: coupling device,
6: Opening spring (biasing body), 7: Fixed iron core, 7a: Horizontal iron core,
7b: Vertical iron core part, 7c: Permanent magnet fixing part, 7d: Opening hole, 8: Movable iron core,
8a: backbone portion, 8b: branching portion, 9: drive shaft, 10: electromagnetic coil,
11, 27: Permanent magnet, 12: Support, 12a: Screw hole,
13: Opening side plate, 14: Closing side plate, 14a: Bearing mounting hole,
14b, 14c: strut mounting holes, 15a, 15b: bearings, 16: spring bearings,
17, 32: Pin, 18, 31, 33: Bolt, 19: Support member,
20: Mounting post, 21: Insulating rod, 21a: Connecting rod,
22: Pressure contact device, 23: Bellows, 24: Spring frame,
25: Detachment stop plate, 26: Contact pressure spring, 28: Transition iron core,
29: Holding force adjusting member, 30: Support member, 34a: Closure prevention pin,
34b, 35: Opening prevention pin, 36: Auxiliary contact, 37: Connection mechanism
Claims (4)
前記可動鉄心の前記前進位置は前記固定鉄心で規制され、前記後退位置は前記開極側プレートで規制されるとともに、
前記永久磁石の近傍に前記永久磁石の保持力を調整する保持力調整部材を配置し、前記保持力調整部材は、磁性体から成り、前記永久磁石の磁束の経路の幅を変更することで保持力を調整することを特徴とする電磁石装置。 Displacement in the axial direction of the drive shaft between a fixed iron core and a drive shaft fixed to the central portion and disposed opposite the fixed iron core between a retracted position away from the fixed iron core and an advanced position approaching the fixed iron core Possible movable iron core, electromagnetic coil provided on the fixed iron core, permanent magnet for holding the movable iron core in the advanced position, and both sides of the fixed iron core provided in parallel in the axial direction and fixed. A plurality of struts that support the iron core, an opening side plate that is provided at one end portion on the movable iron core side in the longitudinal direction of the strut, and through which the drive shaft is supported, and on the other end portion in the longitudinal direction of the strut A closed plate on which the drive shaft is supported by penetrating,
The forward position of the movable iron core is regulated by the fixed iron core, and the retracted position is regulated by the opening side plate,
A holding force adjusting member for adjusting the holding force of the permanent magnet is disposed in the vicinity of the permanent magnet, and the holding force adjusting member is made of a magnetic material and is held by changing the width of the magnetic flux path of the permanent magnet. An electromagnet device characterized by adjusting a force .
前記保持力調整部材は、支持部材を介して前記支柱に取付けられていることを特徴とする電磁石装置。 The electromagnet device according to claim 1,
The electromagnet apparatus, wherein the holding force adjusting member is attached to the support through a support member.
前記開極側プレート及び前記閉極側プレートは、貫通する前記駆動軸の軸受が取り付けられる軸受取付穴と前記支柱が取り付けられる支柱取付穴とを有し、
前記固定鉄心は薄板を積層して構成され、
前記固定鉄心を支持する前記複数の支柱のうち、前記固定鉄心の積層方向の一方の面に取り付けられる支柱の前記支柱取付穴は、前記軸受取付穴を基準に所定の寸法で位置決めされて形成され、他方の面に取り付けられる支柱の前記支柱取付穴は、前記固定鉄心の積層方向の厚みの寸法公差内で取付位置が変動しても取付可能な大きさに形成されていることを特徴とする電磁石装置。 The electromagnet device according to claim 1 or 2,
The opening side plate and the closing side plate have a bearing mounting hole to which a bearing of the driving shaft that penetrates and a column mounting hole to which the column is mounted,
The fixed iron core is configured by laminating thin plates,
Of the plurality of struts supporting the fixed iron core, the strut mounting holes of the struts attached to one surface in the stacking direction of the fixed iron cores are formed by positioning with a predetermined dimension with reference to the bearing mounting holes. The column mounting hole of the column mounted on the other surface is formed to have a size that can be mounted even if the mounting position varies within the dimensional tolerance of the thickness in the stacking direction of the fixed core. Electromagnet device.
前記固定鉄心と前記可動鉄心と前記永久磁石のそれぞれの、前記積層方向と同方向の幅寸法は、前記永久磁石,前記可動鉄心,前記固定鉄心の順に大きく形成されていることを特徴とする電磁石装置。 The electromagnet device according to claim 3,
An electromagnet characterized in that the fixed iron core, the movable iron core, and the permanent magnet have a width dimension in the same direction as the stacking direction in the order of the permanent magnet, the movable iron core, and the fixed iron core. apparatus.
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